Avant de caster Sandra Bullock et George Clooney sur Gravity, Alfonso Cuaron avait approché d'autres stars hollywoodiennes, dont Angelina Jolie et Robert Downey Jr. L'actrice n'a pu incarner l'astronaute Ryan Stone, car à force de repousser le projet, elle est partie sur d'autres films. Le réalisateur avait déjà abordé le sujet, et il en reparle très précisément au micro de The Hollywood Reporter : "Quand on a commencé à développer le film, on a essayé plusieurs technologies. L'avantage, c'est qu'on pouvait tester pleins de trucs. Et j'ai pu en parler avec quelques comédiens, dont Angelina Jolie, mais elle a finalement signé pour un autre film (Maléfique, ndlr), avant de se mettre à la réalisation (d'Au pays du sang et du miel puis Unbroken)." En revanche, le cas de Robert Downey Jr est différent. Ce n'est pas à cause de son emploi du temps surchargé que l'acteur n'a pas pu jouer dans Gravity... mais parce qu'il ne peut pas résister à l'improvisation ! "Avec lui, on a vite compris que la technologie serait un obstacle. Je trouve que Robert est fantastique quand il est libre d'improviser, d'inventer des trucs. Mais sur ce projet, il ne pouvait pas se permettre ça. On a essayé, pourtant, mais ça ne collait pas. On a fait semblant que ça irait pendant une semaine, puis on a tous convenu qu'il fallait laisser tomber. C'était un choix difficile."Le cinéaste avait déjà expliqué que l'un des challenges de Gravity était de faire passer le défi technologique au premier plan : orchestrer de nombreux mouvements de caméras compliqués, filmer en fonction d'un éclairage particulier, tricher pour donner l'illusion que le duo évolue dans un espace sans gravité... Ce qui a obligé son équipe à suivre parfaitement le scénario et le story board animé. Impossible d'improviser pour Bullock et Clooney, donc, qui ont dû respecter leur texte à la lettre, ainsi que leurs "chorégraphies".